(57)【要約】  本発明は特にワイパーシステム用の歯車モータ（１０１）であって、−ブラシレス直流電気モータ（１０３）を備え、当該ブラシレス直流電気モータは：−ロータと、−ロータを電磁的に励起するためのコイルを有するステータと、−ロータの角度位置を検出するための装置と、−ステータの電磁励起コイルに電力を供給するための制御信号を生成するように構成される制御ユニットと、−一方側で電気モータ（１０３）のロータに連結され、他方側で出力シャフト（１０９）に連結される減速機構（１０４）であって、所定の減速比を有する減速機構（１０４）と、−出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ（１１０）と、を含み、出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ（１１０）は、出力シャフト（１０９）の測定される角度位置に対応する信号をロータの角度位置を検出するための装置に送信するように構成され、前記装置（２５）は、減速機構（１０４）の所定の減速比を考慮に入れることによって送信される信号に基づいてロータの位置を検出するように構成される歯車モータ（１０１）に関する。また発明は、ワイパーシステム及び電気モータ（１０３）を制御する方法に関する。
2019537915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にワイパーシステム用の、歯車モータ（１０１）であって、
−  ブラシレス直流電気モータ（１０３）を備え、当該ブラシレス直流電気モータは：
−  ロータ（１５）と、
−  前記ロータのための電磁励起コイルを有するステータ（１３）と、
−  前記ステータ（１３）に対する前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）と、
−  前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）によって検出される前記ロータ（１５）の角度位置に応じて、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）に電力を供給するための制御信号を生成するように構成される制御ユニット（２１）と、
−  一方側で前記電気モータ（１０３）の前記ロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図されている出力シャフト（１０９）に連結される減速機構（１０４）であって、所定の減速比を有する減速機構（１０４）と、
−  前記出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ（１１０）と、を含み、
前記出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される前記出力角度位置センサ（１１０）は、前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）に接続され且つ前記出力シャフト（１０９）の測定される角度位置に対応する信号を送信するように構成され、前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記減速機構（１０４）の所定の減速比を考慮に入れることによって送信される信号に基づいて、前記ステータ（１３）に対する前記ロータ（１５）の位置を検出するように、構成されることを特徴とする歯車モータ（１０１）。
【請求項２】
前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、
−  所定の閾値を下回る前記ロータの回転速度に関し、前記出力角度位置センサ（１１０）からの信号に基づいて前記ロータ（１５）の角度位置を検出し、
−  前記所定の閾値以上の前記ロータの回転速度に関し、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）からの逆起電力信号に基づいて前記ロータ（１５）の角度位置を検出する、
ように構成される請求項１に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項３】
電力が供給されていない少なくとも１つの電磁励起コイル（１７）の逆起電力が測定されて前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）に伝えられ、前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記逆起電力の値を、前記ロータ（１５）の所定の位置に関連付けられる所定の閾値と比較するように構成される請求項２に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項４】
前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）の逆起電力を測定する前記信号から、前記出力角度位置センサ（１１０）からの角度測定結果を補正するように、構成される請求項３に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項５】
前記ブラシレス直流電気モータ（１０３）は、回転するように前記ロータ（１５）に対して固定される制御磁石（２９、２９’、２９’’、２９’’’）に関連付けられる単一のホールエフェクトセンサ（２７）を備え、前記ホールエフェクトセンサ（２７）は前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）に接続され、前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記ホールエフェクトセンサ（２７）からの信号に基づいて、前記出力角度位置センサ（１１０）からの角度測定結果を補正するように構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項６】
前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記ホールエフェクトセンサ（２７）からの信号の状態の変化であって、前記ロータ（１５）の所定の位置と関連付けられる前記状態の変化を検知するように、及び、前記状態の変化の検知に基づいて前記出力角度位置センサ（１１０）からの測定結果を補正するように、構成される請求項５に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項７】
−  前記ロータ（１５）は、所定数の磁極を含み、
−  前記制御磁石（２９、２９’）は、前記ロータ（１５）の磁極の数以上の数の磁極を含み、
−  前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）に電力を供給する制御信号の送信が、前記ホールエフェクトセンサ（２７）からの信号の状態の変化の検知と同期するように、前記制御磁石（２９）の磁極は前記ロータ（１５）の磁極と同相である、
請求項５又は６に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項８】
前記電気モータ（１０３）は、回転するように前記ロータ（１５）に対して固定される制御磁石（２９’、２９’’、２９’’’）に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサ（２７ａ、２７ｂ）を備え、前記ホールエフェクトセンサ（２７ａ、２７ｂ）は、互いに対して角度的にオフセットされ且つ前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）に接続され、前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記２つのホールエフェクトセンサ（２７ａ、２７ｂ）からの信号に基づいて、前記出力角度位置センサ（１１０）からの角度測定信号を補正するように構成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項９】
前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、
−  所定の閾値を下回る前記ロータの回転速度に関し、一方では１又は複数のホールエフェクトセンサからの信号に基づいて、他方では前記出力角度位置センサ（１１０）からの信号に基づいて、前記ロータ（１５）の角度位置を検出し、
−  前記所定の閾値以上の前記ロータの回転速度に関し、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）からの逆起電力信号に基づいて、前記ロータ（１５）の角度位置を検出する、
ように構成され、
前記ロータ（１５）の角度位置を検出するための装置（２５）は、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）の逆起電力を測定する信号に基づいて、１又は複数のホールエフェクトセンサからの及び／又は前記出力角度位置センサ（１１０）からの角度測定結果を補正するように構成される、請求項１と組み合わせられる請求項５〜８のいずれか一項に記載の歯車モータ（１０１）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の歯車モータ（１）を備える、特に動力車両用の、ワイパーシステム。
【請求項１１】
特にワイパーシステム用の、歯車モータ（１０１）の電気モータ（１０３）を制御する方法であって、前記歯車モータ（１０１）は、
−  ブラシレス直流電気モータ（１０３）を備え、当該ブラシレス直流電気モータは：
−  ロータ（１５）と、
−  前記ロータ（１５）のための電磁励起コイル（１７）を有するステータ（１３）と、
−  一方側で前記電気モータ（１０３）の前記ロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図される出力シャフト（１０９）に連結される減速機構（１０４）であって、所定の減速比を有する減速機構（１０４）と、
−  前記出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ（１１０）と、を含み、
（ａ）  所定の閾値を下回る前記ロータの回転速度に関し、
−  前記ロータ（１５）の角度位置は、前記減速機構（１０４）の減速比を考慮することによって、前記出力シャフト（１０９）の角度位置センサから検出され、
（ｂ）  前記所定の閾値以上の前記ロータの回転速度に関し、
−  前記ロータ（１５）の角度位置は、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）からの逆起電力信号に基づいて検出され、
−  先行するステップにおいて検出される前記ロータ（１５）の角度位置に応じて、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）に電力を供給するための制御信号が生成される、
ことを含む方法。
【請求項１２】
前記出力角度位置センサ（１１０）の測定結果は、前記逆起電力信号に基づいて補正される、請求項１１に記載の歯車モータ（１０１）の電気モータ（１０３）を制御する方法。
【請求項１３】
特にワイパーシステム用の、歯車モータ（１０１）の電気モータ（１０３）を制御する方法であって、前記歯車モータ（１０１）は、
−  ブラシレス直流電気モータ（１０３）であって：
−  ロータ（１５）と、
−  前記ロータ（１５）のための電磁励起コイル（１７）を有するステータ（１３）と、
−  一方側で前記電気モータ（１０３）の前記ロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図されている出力シャフト（１０９）に連結される減速機構（１０４）であって、所定の減速比を有する減速機構（１０４）と、
−  前記出力シャフト（１０９）の角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ（１１０）と、を含むブラシレス直流電気モータと、
−  回転するように前記ロータ（１５）に対して固定される制御磁石（２９、２９’、２９’’、２９’’’）と関連付けられる１つ又は２つのホールエフェクトセンサ（２７、２７ａ、２７ｂ）と、を備え、
（ａ）所定の閾値を下回る前記ロータの回転速度に関し：
−  前記ロータ（１５）の角度位置は、前記減速機構（１０４）の減速比を考慮することによって、前記出力シャフト（１０９）の前記角度位置センサに基づいて検出され、前記出力角度位置センサ（１１０）からの角度測定結果は、１又は複数のホールエフェクトセンサ（２７、２７ａ、２７ｂ）からの信号に基づいて補正され、
（ｂ）前記所定の閾値以上の前記ロータの回転速度に関し：
前記ロータ（１５）の角度位置は、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）からの逆起電力信号に基づいて検出され、
−  先行するステップにおいて検出される前記ロータ（１５）の角度位置に応じて、前記ステータ（１３）の前記電磁励起コイル（１７）に電力を供給するために制御信号が生成される、
ことを含む方法。
【請求項１４】
前記出力角度位置センサ（１１０）からの及び前記１又は複数のホールエフェクトセンサ（２７、２７ａ、２７ｂ）からの角度測定結果は、前記逆起電力信号に基づいて補正される請求項１３に記載の歯車モータ（１０１）の電気モータ（１０３）を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車モータに関し、特に動力車両ワイパーシステム用の歯車モータに関する。
【発明の概要】
【０００２】
歯車モータは、本質的に、高回転伝達トルクを得るためにその速度を減速する役割を果たす減速機構に連結された電気モータからなる。
【０００３】
長寿命、小体積及び低消費量並びに低騒音レベルのような多数の利点を提供する歯車モータにおいて、特にブラシレス直流電気モータにおいて、様々な種類の電気モータを使用することができる。
【０００４】
しかしながら、良好な動作を可能にするために、ブラシレス直流電気モータのロータの角度位置を正確に知る必要があるので、その電気モータを制御することは、ブラシ付き電気モータに比べ、より複雑である。
【０００５】
実際には、そのような電気モータは、ステータに配置され、インバータを介して交流によって電力が供給されて、ロータに配置された永久磁石が駆動されることができるようにする電磁励起コイルを備える。
【０００６】
ここで、インバータのスイッチを切り換えることができようにするために、したがって最適な瞬間に電磁コイルに電力を供給してロータの所望の駆動を得ることを可能にするために、少なくとも状態の切り替えに関するいくつかの正確なポイントを有するセグメントで、ロータの位置を知る必要がある。（一般的に、台形励起に関し、ロータの各回転で６つのスイッチ）。
【０００７】
図１ａは、最新技術による３つのホールエフェクトセンサを備える電気モータのロータ用の角度検知装置の図を示す。この図に見られるように、Ｈ１、Ｈ２及びＨ３で示される３つのホールエフェクトセンサは、軸Ｘのみが図１ａにおいて見ることができる直流電気モータのロータに固定される制御磁石ＡＣの周りの、例えば環状磁石の周りの、ステータＳＴ上に配置される。制御磁石ＡＣは、Ｓ極についてはＳで示され、Ｎ極についてはＮで示される２つの極を含む。
【０００８】
３つのホールエフェクトセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、ロータの６０°の回転角度に対応する１サイクルあたりのステータの電磁励起コイルの６つの切り替えの瞬間を得るように、互いに対して１２０°で角度的に分布されている。
【０００９】
図１ｂは、その上部において、３つのホールエフェクトセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３からの信号を表し、その下部において、ロータの３６０°サイクルの間に電磁励起コイルに電力を供給する信号を表す。周期は、垂直の点線で区切られる６０°の６つのステップに分けられる。
【００１０】
センサＨ３からの高信号及びセンサＨ１及びＨ２からの低信号に対応する０〜６０°の範囲の１で示される第１のステップでは、電流は相Ａから相Ｂに切り替わる（相Ａに対応する信号は１であり、相Ｂに対応する信号は−１であり、相Ｃに対応する信号は０である）。
【００１１】
センサＨ２及びＨ３からの高信号及びセンサＨ１からの低信号に対応する６０〜１２０°の範囲の２で示される第２のステップでは、電流は相Ａから相Ｃに切り替わる（相Ａに対応する信号は１であり、相Ｂに対応する信号は０、相Ｃに対応する信号は−１である）。
【００１２】
センサＨ２からの高信号及びセンサＨ１及びＨ３からの低信号に対応する１２０〜１８０°の範囲の３で示される第３のステップでは、電流は相Ｂから相Ｃに切り替わる（相Ｂに対応する信号は１であり、相Ａに対応する信号は０であり、相Ｃに対応する信号は−１である）。
【００１３】
センサＨ１及びＨ２からの高信号及びセンサＨ３からの低信号に対応する１８０〜２４０°の範囲の４で示される第４のステップでは、電流は相Ｂから相Ａに切り替わる（相Ｂに対応する信号は１であり、相Ｃに対応する信号は０であり、相Ａに対応する信号は−１である）。
【００１４】
センサＨ１からの高信号及びセンサＨ２及びＨ３からの低信号に対応する２４０〜３００°の範囲の５で示される第５のステップでは、電流は相Ｃから相Ａに切り替わる（相Ｃに対応する信号は１であり、相Ｂに対応する信号は０であり、相Ａに対応する信号は−１である）。
【００１５】
センサＨ１及びＨ３からの高信号及びセンサＨ２からの低信号に対応する３００〜３６０°の範囲の６で示される第６のステップでは、電流は相Ｃから相Ｂに切り替わる（相Ｃに対応する信号は１であり、相Ａに対応する信号は０であり、相Ｂに対応する信号は−１である）。
【００１６】
したがって、３つのホールエフェクトセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の使用は、電磁励起コイルの切り替えの変化の６つの瞬間に対応するロータの６つの位置を正確に検出することが可能になる。
【００１７】
しかしながら、そのような解決策は、必要とされる多数のホールエフェクトセンサのために費用がかかる。
【００１８】
さらに、ステータの励磁コイルの逆起電力の測定に基づくセンサなしの方法を使用することも既知のプラクティスである。
【００１９】
しかしながら、そのような解決策は、ロータの回転速度が、したがって逆起電力が、測定されるのに、及び切り替えの瞬間を制御するために使用されることができるのに、十分になるまで、同期モードでブラシレス直流電気モータの始動を必要とする。
【００２０】
そして、そのような同期モードでの始動は、始動時に負荷が小さく比較的知られているアプリケーションに関して（例えばファンの制御に関して）のみ可能である。したがって、この解決策は、始動時に高い負荷及び力トルクを必要とし且つ（濡れている窓の場合のように）ほぼゼロの負荷で又は（氷や雪のために固着したブラシの場合のように）高い負荷で始動できる動力車両ワイパーシステム用の歯車モータには適用できないものと理解される。
【００２１】
したがって本発明は、３つのホールエフェクトセンサを備える最新技術の解決策よりもコストが低いワイパーシステム用の歯車モータの効果的な制御を可能にする解決策を提供することを目的とする。
【００２２】
この目的のために、本発明は、特にワイパーシステム用の、歯車モータに関し、以下を備える：
−  以下を具備するブラシレス直流電気モータ
−  ロータ、
−  ロータ用の電磁励起コイルを有するステータ、
−  ステータに対するロータの角度位置を検出するための装置、
−  ロータの角度位置を検出するための装置によって検出されるロータの角度位置に応じて、ステータの電磁励起コイルに電力を供給するための制御信号を生成するように構成される制御ユニット、
−  一方側で電気モータのロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図される出力シャフトに連結される減速機構であって、所定の減速比を有する減速機構、及び
−  出力シャフトの角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ、
それにおいて出力シャフトの角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサは、ロータの角度位置を検出するための装置に接続され、出力シャフトの測定された角度位置に対応する信号を送信するように構成され、ロータの角度位置を検出するための前記装置は、減速機構の所定の減速比を考慮に入れることによって、送信される信号に基づいてステータに対するロータの位置を検出するように構成される。
【００２３】
歯車モータの出力シャフトの角度位置を測定してロータの位置を検出するように構成される出力角度位置センサの使用は、ワイパー装置の歯車モータの場合のように、始動時の強い負荷に関してもブラシレス直流電気モータを制御することを可能にする。
【００２４】
本発明の一態様によれば、ロータの角度位置を検出するための装置は、
−  所定の閾値を下回るロータの回転速度に関し、出力角度位置センサからの信号に基づいて、ロータの角度位置を検出し、
−  所定の閾値以上のロータの回転速度に関し、ステータの電磁励起コイルからの逆起電力信号に基づいてロータの角度位置を検出する
ように構成される。
【００２５】
本発明の他の態様によれば、少なくとも１つの電力の供給されていない電磁励起コイルの逆起電力が測定され、ロータの角度位置を検出するための装置に送信され、ロータの角度位置を検出するための前記装置は、逆起電力の値を、ロータの所定位置に関連付けられる所定の閾値と比較するように、構成される。
【００２６】
本発明の更なる態様によれば、ロータの角度位置を検出するための装置は、ステータの電磁励起コイルの逆起電力を測定する信号に基づいて、出力角度位置センサからの角度測定結果を補正するように構成される。
【００２７】
角度位置センサからの角度測定結果を補正するための逆起電力の使用は、いかなる追加のセンサを必要とすることなく、ロータの角度測定結果の精度を改善することを可能にする。
【００２８】
本発明の補足的な態様によれば、ブラシレス直流電気モータは、回転するようにロータに固定される制御磁石に関連付けられる単一のホールエフェクトセンサを含み、前記ホールエフェクトセンサは、ロータの角度位置を検出するための装置に接続され、ロータの角度位置を検出するための前記装置は、ホールエフェクトセンサからの信号に基づいて、出力角度位置センサからの角度測定結果を補正するように構成される。
【００２９】
ホールエフェクトセンサの使用は、出力角度位置センサからの測定結果を補正することによってロータの角度測定の精度を改善することを可能にする。
【００３０】
本発明の他の態様によれば、ロータの角度位置を検出するための装置は、ホールエフェクトセンサからの信号の状態の変化を検知するように、且つ、状態の変化の前記検知に基づいて出力角度位置センサからの測定結果を補正するように、構成され、状態の前記変化はロータの所定位置に関連付けられる。
【００３１】
本発明の更なる態様によれば、
−  ロータは所定数の磁極を含み、
−  制御磁石は、ロータの磁極の数以上の数の磁極を備え、
−  ステータの電磁励起コイルに電力を供給する制御信号の送信がホールエフェクトセンサからの信号の状態変化の検出と同期するように、制御磁石の磁極はロータの磁極と同相である。
【００３２】
その極がロータの磁極と同相である制御磁石に関連付けられるホールエフェクトセンサの使用は、ロータを駆動することを可能にする電磁励起コイルの切り替えの制御の瞬間を、確実に検出することを可能にする。
【００３３】
本発明の補足的な態様によれば、電気モータは、回転するようにロータに固定される制御磁石と関連付けられる２つのホールエフェクトセンサを含み、前記ホールエフェクトセンサは互いに対して角度的にずれておりロータの角度位置を検出するための装置に接続され、ロータの角度位置を検出するための前記装置は、２つのホールエフェクトセンサからの信号に基づいて、出力角度位置センサからの角度測定信号を補正するように構成される。
【００３４】
２つのホールエフェクトセンサの使用は、ロータの角度測定の精度をさらに向上させること及び／又は電磁励起コイルの切り替えの信頼できる制御を可能にするために出力角度位置センサに要求される精度を下げることを可能にする。
【００３５】
本発明の更なる態様によれば、ロータの角度位置を検出するための装置は、
−  一方では１又は複数のホールエフェクトセンサからの信号に基づき、他方では所定の閾値を下回るロータの回転速度に関する出力角度位置センサからの信号に基づき、ロータの角度位置を検出し、
−  所定の閾値以上のロータの回転速度に関し、ステータの電磁励起コイルからの逆起電力信号に基づいてロータの角度位置を検出し、
ロータの角度位置を検出するための装置は、ステータの電磁励起コイルの逆起電力を測定する信号に基づいて、１又は複数のホールエフェクトセンサからの及び／又は出力角度位置センサからの角度測定結果を補正するように構成される。
【００３６】
１又は複数のホールエフェクトセンサからの及び／又は角度位置センサからの角度測定結果を補正するための逆起電力の使用は、いかなる追加のセンサを必要とすることなく、ロータの角度測定結果の精度を改善することを可能にする。
【００３７】
本発明はまた、特に前述のような歯車モータを備える動力車両用の、ワイパーシステムに関する。
【００３８】
本発明はまた、特にワイパーシステム用の、歯車モータの電気モータを制御する方法に関し、歯車モータは以下を備え：
−  以下を具備するブラシレス直流電気モータ：
−  ロータ、
−  ロータ用の電磁励起コイルを有するステータ、
−  一方側で電気モータのロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図される出力シャフトに連結される減速機構であって、所定の減速比を有する減速機構、及び
−  出力シャフトの角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ、
前記方法は以下のステップを含む：
所定の閾値を下回るロータの回転速度に関し：
−  ロータの角度位置は、減速機構の減速比を考慮することによって、出力シャフトの角度位置センサに基づいて検出され、
所定の閾値以上のロータの回転速度に関し、
−  ロータの角度位置は、ステータの電磁励起コイルからの逆起電力信号に基づいて検出され、
−  先行するステップで検出されるロータの角度位置に応じて、ステータの電磁励起コイルに電力を供給するための制御信号が生成される。
【００３９】
本発明の他の態様によれば、出力角度位置センサの測定結果は、逆起電力信号に基づいて補正される。
【００４０】
本発明の他の態様によれば、電気モータはまた、回転するようにロータに固定される制御磁石と関連付けられる１つ又は２つのホールエフェクトセンサを含み、出力角度位置センサからの角度測定結果は、１又は複数のホールエフェクトセンサからの信号に基づいて補正される。
【００４１】
本発明はまた、特にワイパーシステム用の、歯車モータの電気モータを制御する方法に関し、歯車モータは：
−  以下を具備するブラシレス直流電気モータと：
−  ロータ、
−  ロータ用の電磁励起コイルを有するステータ、
−  一方側で電気モータのロータに連結され、他方側で外部機構、特にワイパーシステムに、連結されることが意図される出力シャフトに連結される減速機構であって、所定の減速比を有する減速機構、及び
−  出力シャフトの角度位置を測定するように構成される出力角度位置センサ、
−  回転するようにロータに固定される制御磁石に関連付けられる１つ又は２つのホールエフェクトセンサと、
を備え、
前記方法は以下のステップを含む：
（ａ）所定の閾値を下回るロータの回転速度に関し：
−  減速機構の減速比を考慮して出力シャフトの角度位置センサに基づいてロータの角度位置が検出され、出力角度位置センサからの角度測定結果が１又は複数のホールエフェクトセンサからの信号に基づいて補正され、
（ｂ）所定の閾値以上のロータの回転速度に関し、
ロータの角度位置は、ステータの電磁励起コイルからの逆起電力信号に基づいて検出され、
−  先行するステップで検出されるロータの角度位置に応じて、ステータの電磁励起コイルに電力を供給するための制御信号が生成される。
【００４２】
本発明の補足的な態様によれば、出力角度位置センサからの及び１又は複数のホールエフェクトセンサからの角度測定結果は、逆起電力信号に基づいて補正される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に照らして、例として且つ非限定的に与えられる以下の説明から明らかになり、添付の図面において：
【図１ａ】図１ａは、最新技術による３つのホールエフェクトセンサを備える電気モータのロータのための角度検出装置の図を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａのセンサによって供給される信号の及び電気モータの電磁励起コイルの制御信号のチャートを示す。
【図２】図２は、歯車モータの図を示す。
【図３ａ】図３ａ、３ｂ及び３ｃは、電気モータの機能図を示す。
【図３ｂ】図３ａ、３ｂ及び３ｃは、電気モータの機能図を示す。
【図３ｃ】図３ａ、３ｂ及び３ｃは、電気モータの機能図を示す。
【図４】図４は、第１実施形態による制御磁石に関連付けられるホールエフェクトセンサの図を示す。
【図５】図５は、歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号及び電磁励起コイルの制御信号に関するロータの角度位置のグラフを示す。
【図６】図６は、歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号、並びに、ホールエフェクトセンサによって供給される信号及び電磁励起コイルの制御信号に関するロータの角度位置のグラフを示す。
【図７】図７は、第２実施形態による制御磁石に関連付けられるホールエフェクトセンサを示す。
【図８】図８は、図７のホールエフェクトセンサ及び歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号、並びに、電磁励起コイルの制御信号のグラフを示す。
【図９】図９は、第３実施形態による制御磁石に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサを示す。
【図１０】図１０は、図９のホールエフェクトセンサ及び歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号、並びに、電磁励起コイルの制御信号のグラフを示す。
【図１１】図１１は、第４実施形態による制御磁石に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサを示す。
【図１２】図１２は、図１１のホールエフェクトセンサ及び歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号、並びに、電磁励起コイルの制御信号のグラフを示す。
【図１３】図１３は、第５実施形態による制御磁石に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサを示す。
【図１４】図１４は、図１３のホールエフェクトセンサ及び歯車モータの出力シャフトの角度位置センサによって供給される信号、並びに、電磁励起コイルの制御信号のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
全ての図において、同じ要素には同じ参照番号が付されている。
【００４５】
以下の実施形態は例である。説明は１又は複数の実施形態に言及しているが、これは、各参照が同じ実施形態に関連すること又は特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを必ずしも意味するわけではない。また異なる実施形態の一つ一つの特徴は、他の実施形態を提供するために組み合わせられ又は交換されうる。
【００４６】
図２は、動力車両ワイパーシステムのための歯車モータ１０１の一例を示す。
【００４７】
歯車モータ１０１はケーシング１０２を備え、ケーシング１０２には電気モータ１０３が取り付けられ、当該電気モータ１０３は、所定の減速比、例えば典型的には１／６９の減速比を有する減速機構１０４に連結される。
【００４８】
減速機構１０４は、電気モータ１０３によって回転駆動されるウォームねじ１０７と、ウォームねじ１０７の回転軸に対して実質的に直角の軸上で回転移動可能に取り付けられる出力シャフト１０９に固定される歯ホイール１０８と、を含む。
【００４９】
減速機構１０４は、ウォームねじ１０７が歯ホイール１０８と噛み合うことによって協働するように配置され、それによって出力シャフト１０９は電気モータ１０３によって間接的に回転駆動されることができる。
【００５０】
出力シャフト１０９は、概して、直接的に又は制御ギアを介し、ワイパーアームに連結され、当該ワイパーアームにはワイパーが固定されている。
【００５１】
ワイパーシステムを、特にワイパーの速度を、制御するために、出力角度位置センサ１１０（図２に概略的に表されている）が出力シャフト１０９の位置に配置されている。出力角度位置センサ１１０は、例えば、０．１°の精度で出力シャフト１０９の角度位置を知ることを可能にするアナログ角度センサである。
【００５２】
本発明の関連において、電気モータ１０３はブラシレス直流電気モータである。
【００５３】
横断面の概略図を示す図３ａに表されるように、電気モータ１０３は、中心にロータ１５が収容されている円筒形のステータ１３を含む。
【００５４】
ロータ１５は、電気モータ１０３の中心軸Ｘを中心に回転移動可能に取り付けられており、永久磁石１６を備え、当該永久磁石１６の磁極がＮ極に関してはＮで、Ｓ極に関してはＳで表されている。しかしながら、本発明は、２つの極を含むロータ１５の永久磁石１６に限定されず、より多数の磁極を含む永久磁石にも等しく及ぶ。
【００５５】
ステータ１３は、ロータ１５の周囲に配置されたロータ１５用の電磁励起コイル１７を備える。電磁励起コイル１７は、ステータ１３の周にわたって均等に分布している。電気モータ１０３は、ここでは、相がＡ、Ｂ及びＣで示される三相モータである。６つの電磁励起コイル１７（２つのコイルが１つの相を形成するように関連付けられている）があり、それらは星型構成又はＹ型構成に従って連結されている。
【００５６】
明らかに、異なる数の電磁励起コイル１７及び異なる構成、例えばデルタ構成もまた使用可能である。
【００５７】
図３ｂに表されるように、電磁励起コイル１７は、制御ユニット２１によって管理されるインバータ１９により電力が供給される。
【００５８】
インバータ１９は、ステータ１３のそれぞれの相Ａ、Ｂ及びＣに電力を供給するように意図されるＢ１、Ｂ２及びＢ３で示される３つのブランチを含む。
【００５９】
各ブランチＢ１、Ｂ２又はＢ３は２つのスイッチ２３を含み、当該スイッチ２３の切り替えは、関連する相Ａ、Ｂ又はＣの電磁励起コイル１７の給電又は非給電をもたらす。
【００６０】
インバータ１９のスイッチ２３は、制御ユニット２１によって駆動され、図３ｃにおいて１〜６で番号付けされた矢印によって表される一連の６つの切り替えステップを得る。
【００６１】
第１のステップ１は相Ａから相Ｂへの電流の切り替えに対応し、第２のステップ２は相Ｃから相Ｂへの電流の切り替えに対応し、第３のステップ３は相Ｃから相Ａへの電流の切り替えに対応し、第４のステップ４は相Ｂから相Ａへの電流の切り替えに対応し、第５のステップ５は相Ｂから相Ｃへの電流の切り替えに対応し、第６のステップ６は相Ａから相Ｃへの電流の切り替えに対応する。
【００６２】
６つの切り替えステップは、３６０°の電気的回転に、すなわち永久磁石がたった１つのペアの極を含む場合にはロータの３６０°の全回転に、対応する。２つのペアの極を含む磁石の場合、電気的に３６０°に対応する６つの切り替えステップは、ロータの１８０°の回転に対応し、３つのペアの極を含む磁石の場合、電気的に３６０°に対応する６つの切り替えステップは、ロータの１２０°の回転に対応する。したがって、１つの切り替えから別の切り替えへの移行は、ロータの６０°の電気角による回転ごとに行われる。
【００６３】
各ステップで、電流は２つの相を通過するが、３つ目は浮遊電位を有する。６つの切り替えステップのシーケンスは、ステータ１３上に回転磁界を発生させることを可能にし、それによってロータ１５を回転駆動することが可能になる。
【００６４】
この６ステップ切り替えのスキームは、１２０°の相の導通及び６０°の非励起で最もよく知られているが、本発明はこの単一の切り替えスキームに限定されず、他のタイプの切り替えにも及び、例えば、導通が正弦波の進行に至るまで及ぶ可能性がある間の、１８０°の相の導通又は中間角度又は異なる励起の混合のタイプの切り替えに及ぶ。
【００６５】
また、制御ユニット２１が異なる切り替え瞬間を検出して、その結果、インバータ１９のスイッチ２３を制御することを可能にするように、電気モータ１０３は、制御ユニット２１に接続されるロータ２５の角度位置を検出するための装置（図３ｂ参照）を備える。
【００６６】
ロータ２５の角度位置を検出するための装置は、出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０に接続されており、角度位置センサ１１０から供給される出力シャフト１０９の角度位置及び減速機構１０４の減速比から、ステータ１３に対するロータ１５の位置を検出するように構成されている。
【００６７】
したがって、出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０によって提供される測定結果は、ロータ１５の位置を検出するように、ロータ２５の角度位置を検出するための装置によって用いられる。
【００６８】
そして、このようにして検出されるロータ１５の角度位置は、ロータ２５の角度位置を検出するための装置により制御ユニット２１に送信され、インバータ１９の切り替え瞬間を検出することを可能にする。
【００６９】
Ａ）第１実施形態：出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０だけ
図２及び図３ｂを参照すると、第１実施形態によれば、出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０のみが、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５によって、特に低回転速度に関し、すなわち所定の閾値よりも下の、例えばモータの最大速度の１０％よりも低い速度に関し、ロータ１５の位置を検出するために、使用される。ここで、これはブラシレス直流電気モータ３の始動フェーズに関するものである。
【００７０】
所定の閾値以上の回転速度に関し、すなわち始動フェーズの後に、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５は、電磁励起コイル１７において測定される逆起電力からロータ１５の角度位置を検出することができる。
【００７１】
逆起電力は、電力が供給されていないコイルにおいて測定される。例えば、図３ｃのステップ１の場合、相Ｃに関連付けられる電磁励起コイル１７において逆起電力が測定されるように、電流が相Ａから相Ｂに伝えられる。そして逆起電力の測定結果は、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５に伝えられる。
【００７２】
そして、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５は、逆起電力の測定結果を、ロータ１５の所定の位置に関連付けられる所定の閾値と比較する。例えば、対称電力供給の場合には、切り替え瞬間は、電力が供給されていない電磁励起コイル１７の端子における逆起電力の電圧値のゼロ交差（正レベルから負レベルへの遷移又はその逆）に対応する。
【００７３】
さらに、測定される逆起電力は、出力角度位置センサ１１０を補正するために、さらには較正するために、すなわち必要に応じて、そのドリフトの場合に出力角度位置センサ１１０によって供給される角度の値を適合させるために、使用される。
【００７４】
したがって出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０によって提供される精度は向上され、したがって低回転速度に関してロータ１５の角度位置を検出するのに十分でありうるものであり、それによって電気モータ１０３は、ロータ１５の角度測定専用のセンサを必要としない。
【００７５】
一変形形態によれば、所定の閾値以上の回転速度に関してでさえも、出力角度位置センサ１１０によって送信される測定信号に基づいて検出されるロータ１５の位置を利用し続けることが可能である。
【００７６】
Ｂ）第２実施形態：第１の構成による単一のホールエフェクトセンサ２７と組み合わされる出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０
第２実施形態によれば、電気モータ１０３はまた、ステータ１３上に配置され且つ図４に示すように回転するようにロータ１５に固定される制御磁石２９に関連付けられる単一のホールエフェクトセンサ２７を備える。
【００７７】
制御磁石２９は、ロータ１５と同数の磁極を、すなわち本ケースでは２つの磁極、Ｎで示されるＮ磁極及びＳで示されるＳ磁極、を具備する。さらに、ホールエフェクトセンサ２７からの信号が電磁励起コイル１７の切り替えの変化のうちの１つに対応するように、制御磁石２９の磁極はロータ１５の磁極と同期している。
【００７８】
ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５は、ホールエフェクトセンサ２７に接続されている。ホールエフェクトセンサ２７から受信される信号は、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５が１８０°毎にロータ１５の位置を正確に検知することを可能にする。
【００７９】
したがって、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５は、出力角度位置センサ１１０からの信号とホールエフェクトセンサ２７からの信号とを組み合わせて、ロータ１５の角度位置を検出することができる。
【００８０】
この場合、ホールエフェクトセンサ２７からの信号は、出力角度位置センサ１１０からの角度測定結果を補正するため、さらには較正するため、特に使用されるが、そのドリフトの場合においてである。
【００８１】
図５は、出力角度位置センサ１１０からの出力信号ｓの信号の関数として、ロータ１５の角度位置αを表す曲線ｆのグラフである。曲線ｆは概して鋸歯状の形状を有し、最小値０°と最大値３６０°との間で変化する。図５はまた、その右側部分において、時計回りの方向への９０°の回転に基づいて、ロータ１５の位置に応じた相Ａ、Ｂ及びＣの６つのステップの切り替えを表す。ステップの順序は、図３ｃのサイクルと比較して逆であり、ステップの順序は、ロータ１５に関して望まれる回転の方向に依存することに留意されるべきである。
【００８２】
したがって、出力角度位置センサ１１０からの出力信号ｓの測定誤差Δｓは、ロータ１５の角度位置の推定において、したがって関連付けられる切り替え瞬間（６０°の倍数に対応する）において、誤差Δαを生成する。
【００８３】
ホールエフェクトセンサ２７の使用は、ある所定の角度に関し、ここでは角度０°（又は３６０°）及び１８０°に関し、基準信号を得ることを可能にし、それは、出力角度位置センサ１１０から得られるロータ１５の角度位置を補正することを可能にする。したがって、ホールエフェクトセンサ２７は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０を補正又は較正することを可能にする。
【００８４】
図６は、図５のグラフを繰り返し、右側部分にホールエフェクトセンサ２７からの信号ｈが表されている。ホールエフェクトセンサ２７の状態の変化は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０からの信号ｓの曲線ｆの部分において報告される。これらの状態の変化は、電磁励起コイル１７の切り替えの変化に対応する０°、１８０°及び３６０°の角度に対応し、信号ｓ上においてポイントＨ１によって表される。
【００８５】
したがって、ホールエフェクトセンサ２７は、これらの角度に関してロータ１５の角度位置を補正することを可能にする。
【００８６】
さらに、第１実施形態に関するのと同じように、所定の閾値を超える回転速度については、電磁励起コイル１７で測定される逆起電力は、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５によってその位置を検出するために使用できる。また測定された逆起電力は、角度位置センサ１１０から及びホールエフェクトセンサ２７から得られる信号を補正するために、或いは出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７を補正又は較正するために、使用されうる。
【００８７】
ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５によって検出されるロータ１５の位置は、制御ユニット２１に送信される。制御ユニット２１は、ロータ１５の検出された位置に基づいて、インバータ１９を介した電磁励起コイル１７の電力供給を制御するように構成されている。
【００８８】
実際には、ロータ１５の角度位置を検出するための装置２５及び制御ユニット２１は、単一のユニットにおいて、例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）又は当業者に知られている任意の他の適切な処理手段において、組み合わせられることができる。
【００８９】
したがって、単一のホールエフェクトセンサ２７の使用は、状態の変化がロータ１５の正確かつ所定の位置に対応する信号を得ることを可能にし、これらの所定の位置は、切り替えを電磁励起コイル１７の電力供給において行われる必要がある角度のいくつかに対応するように、構成される。
【００９０】
さらに、ホールエフェクトセンサ２７からの信号ｈは、出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０からの信号ｓに基づいて推定されるロータ１５の位置の値を補正することを可能にする。
【００９１】
代替として、ホールエフェクトセンサ２７は、出力角度位置センサ１１０を較正するためだけに使用されうる（この場合、制御磁石２９の磁極は、ロータ１５の磁極と同期する必要はないが、ホールエフェクトセンサ２７の状態の変化に対応する角度を知ることだけが必要である）。
【００９２】
また測定される逆起電力は、ロータ１５の位置を検出し、出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７を補正及び／又は較正するために、使用されうる。
【００９３】
さらに、異なる実施形態について表される例は、２つの極及び単一の減速比を有するモータに対応するが、本発明はそのような例に限定されず、異なる極数及び異なる減速比を有する他の構成にも及ぶことに留意されるべきである。
【００９４】
Ｃ）第３実施形態：第２の構成による単一のホールエフェクトセンサ２７と組み合わされる出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０
図７及び図８に示す第３実施形態によれば、電気モータ１０３は、第２実施形態と同様に単一のホールエフェクトセンサ２７を備えるが、関連付けられる制御磁石２９’は、例えばロータ１５の磁極の数の３倍に等しい数の磁極を有する。したがって本ケースにおいて、制御磁石２９’の極数は、図７に示されるように、Ｎ極に関してＮ１、Ｎ２及びＮ３で示され、Ｓ極に関してＳ１、Ｓ２及びＳ３で示される６つの磁極を備える。制御磁石２９’の各磁極は６０°の角度セグメントを占める。
【００９５】
さらに、電気モータ３は、第２実施形態と同様であり、ここでは動作の違いのみが説明される。
【００９６】
制御磁石２９’の６つの磁極によって、ホールエフェクトセンサ２７は６０°毎にロータの正確な角度位置を検知することができる。したがって、電気モータ１０３は、ホールエフェクトセンサ２７によって供給される信号の状態の変化が、図８のグラフに表されているようにインバータ１９の切り替えの変化に対応するように、構成される。
【００９７】
実際には、図８は、その頂部において、出力角度位置センサ１１０からの信号に基づいて計算されたロータ１５の位置ｓとロータ１５の角度位置とに応じたホールエフェクトセンサ２７からの信号ｈを表す。
【００９８】
ホールエフェクトセンサ２７の状態の４つの連続する変化が、出力角度位置センサ１１０からの信号ｓにおいて報告され、したがって６０°（６０°、１２０°、１８０°及び２４０°位置）離れているポイントｈ１ａ、ｈ１ｂ、ｈ２ａ及びｈ２ｂによって表される。
【００９９】
また電磁励起コイル１７の切り替えサイクルに対応する６つのステップが図８の底部に示されている。
【０１００】
したがって、ホールエフェクトセンサ２７からの信号の状態の変化は、一方では、インバータ１９の切り替えの変化が適用されなければならない瞬間を検出し、他方では、出力角度位置センサ１１０を用いて検出される角度位置を較正又は補正することを可能にする。
【０１０１】
この実施形態は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０の測定に基づいて検出されるロータ１５の位置の推定が最大で＋／−６０°までの範囲の誤差を有する場合に電気モータ３を制御することを可能にする。実際には、（（１２０及び２４０°で）低レベルから高レベルへの又は（６０°及び１８０°で）高レベルから低レベルへの）状態の変化が１２０°毎に生じる（それは、角度位置センサ１１０の±１２０°よりも小さい誤差が状態の２つの変化を区別することを可能にすることを意味する）。しかしながら、始動時には、信号ｈの状態の変化の前の位置を知る必要があり（図８の場合、低レベルであれば、位置がポイントｈ１ａ、ｈ１ｂ間に、すなわち６０°と１２０°との間にあるかを、又は、位置がポイントｈ２ａ、ｈ２ｂ間に、すなわち１８０°と２４０°との間にあるかを知る必要があり）、そのため出力センサがこの検出を行うことができるように±６０°よりも小さい誤差を有する必要がある。
【０１０２】
代替として、ホールエフェクトセンサ２７は、出力角度位置センサ１１０を較正するためだけに使用されうる（この場合、制御磁石２９’の磁極は、ロータ１５の磁極と同期する必要はないが、ホールエフェクトセンサ２７の状態の変化に対応する角度を知ることだけが必要である）。
【０１０３】
また測定される逆起電力は、ロータ１５の位置を検出するために、及び、出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７を補正及び／又は較正するために、使用されうる。
【０１０４】
Ｄ）第４実施形態：第１の構成による２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂと組み合わされる出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０
図９及び図１０に示す第４実施形態によれば、電気モータ１０３は、制御磁石２９’に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを含み、制御磁石２９’の磁極の数は、ロータ１５の磁極の数の３倍に等しく、第３実施形態の制御磁石２９’と同様である。
【０１０５】
したがって、本ケースにおいて、制御磁石２９’の極数は、図９に示すように６つの磁極を含む。２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、例えば、ロータ１５の周りに配置され、２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂからの信号が４分の１周期だけオフセットされるような角度位置だけオフセットされ、当方のケースではホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂが３０°、９０°又は１５０°だけオフセットされうる。また明らかに、（６０°の倍数だけ異なる）他の角度も、本発明の範囲から逸脱することなく使用されうる。
【０１０６】
また、電気モータ１０３は、第２実施形態と同様であり、ここでは動作の相違についてのみ説明される。
【０１０７】
２つのホールエフェクトセンサのうちの１つ２７ａ又は２７ｂ、例えばセンサ２７ｂによって、供給される信号の状態の変化が、図１０のグラフに表されるようにインバータ１９の切り替えの変化に対応するように、電気モータ１０３は構成される。
【０１０８】
ホールエフェクトセンサ２７ｂの各々の状態の２つの変化は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０からの信号ｓにおいて報告され、６０°、１２０°、１８０°及び２４０°に位置するポイントｈ１ａ、ｈ１ｂ、ｈ２ａ及びｈ２ｂによって表される。したがって、９０°に配置される２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、３０°毎にロータ１５の位置の検出を得ることを可能にする。４つの可能な状態がある：両方の信号がローレベル、両方の信号が高レベル、信号ｈ＿ａが低レベル且つ信号ｈ＿ｂが高レベル、最後に信号ｈ＿ａが高レベル且つ信号ｈ＿ｂがローレベル。２つの信号間の３０°のオフセットのために、２つの連続した同一状態間で９０°の偏差がある。
【０１０９】
また電磁励起コイル１７の切り替え周期に対応する６つのステップは、図１０の底部に示されている。
【０１１０】
したがって、ホールエフェクトセンサのうちの１つ、例えばセンサ２７ｂは、第３実施形態のようにインバータ１９の切り替えの変化の瞬間を提供することを可能にし、他のホールエフェクトセンサ、例えばセンサ２７ａは、ロータ１５の回転の方向を得ることを可能にする。
【０１１１】
さらに、ロータ１５の位置が検出される精度を高めることができる。実際、第３実施形態の場合と同様に、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂからの信号は、出力角度位置センサ１１０を補正及び／又は較正するのに使用されることができる。
【０１１２】
また測定される逆起電力は、ロータ１５の位置を検出するために、及び、出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを補正及び／又は較正するために、使用されうる。
【０１１３】
この実施形態は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０からの測定に基づいて検出されるロータ１５の位置の推定が＋／−９０°までの範囲の誤差に達したときに、電気モータ１０３を制御することを可能にする。
【０１１４】
実際には、ホールエフェクトセンサ２７ａ又は２７ｂの２つの同一の状態変化（高レベルから低レベルへの遷移又は低レベルから高レベルへの遷移）が、例えばポイントｈ１ａとポイントｈ２ａとの間で或いはポイントｈ１ｂとポイントｈ２ｂとの間で１２０°毎に生じる（それは、角度位置センサ１１０の±１２０°未満の誤差が２つの状態変化を区別することを可能にすることを意味する）。
【０１１５】
しかしながら、始動時には、状態の変化の前の位置を知る必要があり（図１０のケースにおいて、２つの信号ｈ＿ａ及びｈ＿ｂについて低レベルにある場合、位置がポイントｈ１ａとポイントｈ１ｂとの間、すなわち９０°と１２０°との間、にあるか、又は、位置がポイントｈ２ａとポイントｈ２ｂとの間、すなわち２１０°と２４０°との間、にあるかを知ることが必要であり）、そのために出力センサが、この検出を行うことができるように±９０°未満の誤差を有する必要がある。
【０１１６】
代替として、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、出力角度位置センサ１１０を較正するためだけに使用されうる（この場合、制御磁石２９’の磁極は、ロータ１５の磁極と同期する必要はないが、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂの状態の変化に対応する角度を知ることだけが必要である）。
【０１１７】
Ｅ）第５実施形態：第２の構成による２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂと組み合わされる出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０
図１１及び図１２に示す第５実施形態によれば、電気モータ１０３は、モータの極のペアの数の４倍に対応する４つの磁極を含む制御磁石２９’’に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを備える。
【０１１８】
さらに、制御磁石２９’’において磁極は非対称の角度分布を有する。例えば、第１のＮ極Ｎ１及び第１のＳ極Ｓ１は各々１２０°の角度セグメントにわたって広がり、第２のＮ極Ｎ２及び第２のＳ極Ｓ２は各々６０°の角度セグメントにわたって広がる。
【０１１９】
ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、例えばロータ１５の軸の周りに互いから１８０°に配置されている（６０°のような他の角度も使用可能であるが、６０°毎の切り替えを有する必要がある）。
【０１２０】
電気モータ１０３は、その他の点では第２実施形態と同様であり、ここでは動作の相違のみが説明される。
【０１２１】
電気モータ１０３は、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂによって供給される信号の状態の変化が、図１２のグラフに表されるようにインバータ１９の切り替えの変化に対応するように構成される。
【０１２２】
ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂの各々の２つの状態変化は、出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０からの信号ｓにおいて報告され、６０°、１２０°、２４０°及び３００°に位置するポイントｈ１ａ、ｈ１ｂ、ｈ２ａ及びｈ２ｂによって表される。したがって１８０°に配置される２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、６０°毎にロータ１５の位置の検知を得ることを可能にする。
【０１２３】
また電磁励起コイル１７の切り替え周期に対応する６つのステップが、図１２の底部に示されている。
【０１２４】
第４実施形態と同様に、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂからの信号は、出力角度位置センサ１１０を補正及び／又は較正するために使用される。また測定される逆起電力は、ロータ１５の位置を検出するために、及び、出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを補正及び／又は較正するために、使用されうる。
【０１２５】
この実施形態は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０からの測定に基づいて検出されるロータ１５の位置の推定が＋／−１２０°までの範囲の誤差に達する場合に、電気モータ１０３を制御することを可能にする。実際には、センサ２７ａ及び２７ｂからの信号ｈ＿ａ及び信号ｈ＿ｂの２つの同一位置は１２０°離れている。例えば、２つの信号ｈ＿ａ及びｈ＿ｂは、ポイントｈ１ａとポイントｈ１ｂとの間、すなわち６０°と１２０°との間、次にポイントｈ２ａとポイントｈ２ｂとの間、すなわち２４０°と３００°との間で、高レベルにある。したがって、始動時にその位置が６０°と１２０°との間であるか２４０°と３００°との間であるかを検出するために、誤差が１２０°未満である角度位置センサ１１０を使用することで十分である。したがって、そのような構成は、低精度のしたがって低コストの角度位置センサ１１０を使用することを可能にする。
【０１２６】
代替として、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、出力角度位置センサ１１０を較正するためだけに使用されうる（この場合、制御磁石２９’’の磁極は、ロータ１５の磁極と同期する必要はないが、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂの状態の変化に対応する角度を知ることだけが必要である）。
【０１２７】
Ｆ）第６実施形態：第３の構成による２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂと組み合わされる出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０
図１３及び図１４に示す第６実施形態によれば、電気モータ１０３は、ロータ１５の極ペアの数の４倍に対応する図１３に示すような４つの磁極を含む制御磁石２９’’’に関連付けられる２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを備える。
【０１２８】
制御磁石２９’’’の磁極は交互の分布を有するが、Ｎ磁極Ｎ１及びＮ２の各々が１２０°の角度セグメントにわたって広がる一方で、Ｓ磁極Ｓ１及びＳ２は６０°の角度セグメントにわたって広がる。
【０１２９】
ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、例えば、ロータ１５の軸の周りに互いから６０°で配置されている（他の角度も使用可能である）。
【０１３０】
電気モータ１０３は、その他の点では第２実施形態と同様であり、ここでは動作の違いのみが説明される。
【０１３１】
電気モータ１０３は、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂによって供給される信号の状態の変化が、図１４のグラフに表されるようにインバータ１９の切り替えの変化に対応するように構成される。
【０１３２】
ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂの各々の２つの状態変化は、出力シャフト９の角度位置センサ１１０からの信号ｓにおいて報告され、０°、６０°、１８０°及び２４０°に位置するポイントｈ１ａ、ｈ１ｂ、ｈ２ａ及びｈ２ｂによって表される。したがって、６０°に配置される２つのホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、６０°毎にロータ１５の位置の検知を得ることを可能にする。さらに、センサ２７ａ及び２７ｂからの信号ｈ＿ａ及び信号ｈ＿ｂの２つの同じ位置は１２０°離れている。例えば、信号ｈ＿ａ及び信号ｈ＿ｂは両方とも、ポイントｈ１ａとポイントｈ１ｂとの間、すなわち０°と６０°との間、次いでポイントｈ２ａとポイントｈ２ｂとの間、すなわち１８０°と２４０°との間で、低レベルにある。したがって、始動時に位置が０°と６０°との間であるか１８０°と２４０°との間であるかを検出するために、誤差が１２０°未満である角度位置センサ１１０を使用することで十分である。したがって、そのような構成は、低精度したがって低コストの角度位置センサ１１０を使用することを可能にする。
【０１３３】
また電磁励起コイル１７の切り替えサイクルに対応する６つのステップが図１４の底部に示されている。
【０１３４】
第４実施形態と同じように、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂからの信号は、出力角度位置センサ１１０を較正するために使用される。また測定される逆起電力は、ロータ１５の位置を検出するために、及び、出力角度位置センサ１１０及び／又はホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂを補正及び／又は較正するために、使用されうる。
【０１３５】
この実施形態は、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０からの測定に基づいて検出されるロータ１５の位置の推定が＋／−１２０°までの範囲の誤差に達する場合に電気モータ１０３を制御することを可能にする。
【０１３６】
あるいは、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂは、出力角度位置センサ１１０を較正するためだけに使用されうる（この場合、制御磁石２９’’’の磁極はロータ１５の磁極と同期する必要はないが、ホールエフェクトセンサ２７ａ及び２７ｂの状態の変化に対応する角度を知る必要だけはある）。
【０１３７】
またより多い数の又はより少ない数の磁極を具備する制御磁石２９、２９’、２９’’、２９’’’に関連付けられる１つ又は２つのホールエフェクトセンサ２７、２７ａ、２７ｂを含む他の実施形態が、本発明に関して想定されうる。ホールエフェクトセンサ２７、２７ａ、２７ｂは、インバータ１９の切り替えの瞬間を検出すること及び／又は出力シャフト１０９の出力角度位置センサ１１０を較正することを可能にする。
【０１３８】
したがって、歯車モータ１０１の電気モータ１０３の電磁励起コイル１７の電力供給を制御するためにロータ１５の位置を推定するための歯車モータ１０１の出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０によって供給される信号の使用は、ロータ１５の角度位置の検出に必要な専用センサの数を減らし、したがって電気モータ１０３のコストを削減することを、可能にする。さらに、出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０の使用は、低い回転速度に関してロータ１５の位置を推定することを可能にし、したがって電磁励起コイル１７における逆起電力の測定結果に基づくセンサレス技術と組み合わせられて、例えば動力車両ワイパー装置用の歯車モータ１０１のような全負荷始動を必要とする用途に使用されることができる安価な電気モータ１０３を提供することができる。
【０１３９】
さらに、ロータ１５の位置の検出において要求される精度に応じて、１つ又は２つのホールエフェクトセンサ２７、２７ａ、２７ｂを必要とする様々な構成が使用され、最新技術の実施形態の場合のような３つのホールエフェクトセンサよりは少ない数を必要とすることによって、ロータ１５の位置の信頼できる推定を得ることができる。
【０１４０】
また、そして、起電力信号は、後者が使用される場合にはホールエフェクトセンサ２７、２７ａ及び２７ｂによって及び／又は出力シャフト１０９の角度位置センサ１１０によって、実行される測定を補正又は較正するために使用されうる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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